三、成分
各廠家的背板雖然其成分各有不同,但核心部分不會(huì)變,即PET基體和含氟材料,PET提供力學(xué)性能和絕緣性能,氟材料提供阻隔性和耐候性。背板的主要特性靠氟材料來(lái)體現(xiàn),一般
來(lái)說(shuō)氟材料無(wú)論是復(fù)合膜還是涂料,只要加工得當(dāng),F(xiàn)元素含量足夠,背板的耐侯性和阻隔性都不是問(wèn)題。
3.1、PET
PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯) ,化學(xué)式為-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-,英文名: polyethylene terephthalate,簡(jiǎn)稱PET,俗稱聚酯薄膜,為高聚合物,由對(duì)苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生脫水縮合反應(yīng)而來(lái)。對(duì)苯二甲酸乙二醇酯是由對(duì)苯二甲酸和乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)所得。
屬結(jié)晶型飽和聚酯,平均分子量(2-3)×104,重均與數(shù)均分子量之比為1.5-1.8。
相對(duì)密度1.368,熔點(diǎn)225℃,流動(dòng)溫度243℃,玻璃化溫度80℃,馬丁耐熱80 ℃,熱變形溫度98℃(1. 82MPa),分解溫度353℃。
溶于甲酚、濃硫酸、硝基苯、三氯醋酸、氯苯酚,不溶于甲醇、乙醇、丙酮、烷烴。使用溫度-100~120℃。 彎曲強(qiáng)度 148-310MPa 。
吸水性 0. 06%-0.129%,沖擊強(qiáng)度64.1-128J/m,洛氏硬度M 90-95, 伸長(zhǎng)率1.8%-2.7%。
PET是顏色為乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物,表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能,長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)120℃,電絕緣性優(yōu)良,甚至在高溫高頻下,其電性能仍較好,但耐電暈性較差,抗蠕變性,耐疲勞性,耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。
研究表明,PET分子主鏈中含有大量的酯基,與水具有很好的親和性,容易產(chǎn)生水增塑,同時(shí)即使微量的水分也會(huì)導(dǎo)致分子主鏈的降解。
PET在濕熱老化過(guò)程中,老化性能的變化受三個(gè)因素影響:結(jié)晶度、水增塑、水解,各因素自始至終都在起作用,不同的環(huán)境和不同的階段內(nèi)各種不同因素起主導(dǎo)作用。
老化初期,結(jié)晶為主導(dǎo)因素,它增加楊氏模量[1]、最大拉伸應(yīng)力,但使材料變脆,降低沖擊強(qiáng)度;然后水增塑成為主要因素,它使材料韌性增加,但是很快水解反應(yīng)上升為主要因素,
它引起PET大分子鏈斷裂,分子量下降,從而引起機(jī)械性能的破壞。而溫度的升高則會(huì)使上述過(guò)程明顯加快,因此水和熱是導(dǎo)致PET物理機(jī)械性能急劇下降的主要原因。此外,紫外輻射也會(huì)使PET的分子量、強(qiáng)伸度大幅度下降,結(jié)晶度有所提高,從而使材料脆化。
通過(guò)膠粘劑將多層PET膠粘復(fù)合而成的不含氟背膜從材料本身特性上就無(wú)法滿足商用晶硅太陽(yáng)電池組件25年的濕熱、干熱、紫外等環(huán)境考驗(yàn)與使用要求,也就很難適合用于晶硅太陽(yáng)電池組件的封裝。
注:[1]楊氏模量:楊氏模量(Young's modulus)是表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量,它是沿縱向的彈性模量,也是材料力學(xué)中的名詞。根據(jù)胡克定律,在物體的彈性限度內(nèi),應(yīng)力與應(yīng)變成正比,比值被稱為材料的楊氏模量,它是表征材料性質(zhì)的一個(gè)物理量,僅取決于材料本身的物理性質(zhì)。楊氏模量的大小標(biāo)志了材料的剛性,楊氏模量越大,越不容易發(fā)生形變。
3.2、有機(jī)氟材料
有機(jī)氟材料是指含有氟元素的碳?xì)浠衔铮瑲w屬一種特殊質(zhì)料,具有卓然的耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性,還具有優(yōu)良的耐侯性、耐腐蝕性、耐熱性、防污性、斥水斥油性、介電性、不燃性和不粘性,磨擦系數(shù)極小,為很多其他合成質(zhì)料所不及,廣泛用于于兵工、電子、電器、機(jī)械、化工、紡織等各個(gè)領(lǐng)域。
含氟背膜表面的氟材料由于氟原子電負(fù)性大,原子半徑小,碳氟鍵鍵能極強(qiáng)(高達(dá)485KJ/mol),而且由于相鄰氟原子的相互排斥,使氟原子不在同一平面內(nèi),主鏈中C —C —C鍵角
由112°變?yōu)?07°,氟原子沿碳鏈作螺旋分布,故碳鏈四周被一系列性質(zhì)穩(wěn)定的氟原子所包圍。
由于氟原子是對(duì)稱分布,整個(gè)分子呈非極性;又因氟原子極化率低,碳氟化合物的介電常數(shù)和損耗因子均很小,所以其聚合物是高度絕緣的,在化學(xué)上突出的表現(xiàn)是高熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性。表一闡述了氟碳鍵特征和含氟聚合物特性。
另外,通常太陽(yáng)能中對(duì)有機(jī)物起破壞作用的是紫外光部分,即波長(zhǎng)為700~200nm之間的光子,而全氟有機(jī)化合物的共價(jià)鍵能達(dá)544KJ / mol ,接近220nm光子所具有的能量。由于太陽(yáng)光中能量大于220nm的光子所占比重極微,所以氟系涂料耐候性極好。
全氟碳鏈中,兩個(gè)氟原子的范德華半徑之和為0. 27nm?;旧蠈 —C —C 鍵包圍填充。這種幾乎無(wú)空隙的空間屏障使任何原子或基團(tuán)都不能進(jìn)入而破壞C —C 鍵。因此,其耐化學(xué)性極好。
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